無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法的研究.pdf

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為人們提供便利、快捷的通信方式。無(wú)線局域網(wǎng)的熱點(diǎn)覆蓋、蜂窩網(wǎng)的空間資源復(fù)用以及最近WiMax加入3G標(biāo)準(zhǔn)等，都為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了機(jī)遇和空間。作為下一代因特網(wǎng)技術(shù)——無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，能夠用于擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡(luò)的性能。該網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線路由器和無(wú)線客戶端組成，路由器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的主干，為其他路由器和客戶提供接入，并通過(guò)具有網(wǎng)關(guān)功能的路由器與不同性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)相連。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，路由器或客戶端都能夠收發(fā)數(shù)據(jù)包以及為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)

2、據(jù)包。
　　無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，對(duì)它的研究有很多的成果。信道分配和路由是影響網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和性能的重要因素。論文研究目的在于通過(guò)研究無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)多射頻、多跳的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，使網(wǎng)絡(luò)獲得更好的性能如帶寬利用率、吞吐量、時(shí)延、丟包率等。
　　通過(guò)分析、研究主干網(wǎng)模式下典型算法發(fā)現(xiàn)：由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)模式等不同，使用針對(duì)adhoc網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法并不能從根本上解決網(wǎng)絡(luò)中存在的

3、問(wèn)題；而現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法正處于研究階段，它們或多或少地在某方面存在缺陷。論文詳細(xì)介紹算法的基本思想以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)：
　　(1)將信道分配問(wèn)題轉(zhuǎn)化為圖的頂點(diǎn)、邊著色問(wèn)題求解。本論文研究以網(wǎng)絡(luò)連通度和系統(tǒng)干擾作為網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)。在干擾模型下，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制保證通信網(wǎng)絡(luò)的連通性，使用一定的策略如貪心搜索、禁忌搜索等信道分配算法，得到最小的系統(tǒng)干擾。在優(yōu)化過(guò)的網(wǎng)絡(luò)圖中進(jìn)行路由；
　　(2)將信道分配和路由轉(zhuǎn)

4、化為一個(gè)規(guī)劃問(wèn)題。以傳輸時(shí)間、吞吐量等為網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目標(biāo)，使用最短路徑、最大流等思想對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行優(yōu)化。通常此方法作為主干網(wǎng)上信道分配和路由的主要方法。
　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)有算法的分析研究，論文提出了針對(duì)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的信道分配和路由算法,基本思想如下：
　　(1)用區(qū)組設(shè)計(jì)和分層路由的思想，對(duì)分布的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域的劃分和信道分配，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2-連通的前提下使節(jié)點(diǎn)平均地使用信道，從而將干擾平均到每一個(gè)信道；
　　(2)基于拓?fù)?/p>

5、控制的思想，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信使用的功率進(jìn)行調(diào)節(jié),簡(jiǎn)化通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并保持網(wǎng)絡(luò)的2-連通性.對(duì)已簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分配，最小化系統(tǒng)干擾；
　　(3)對(duì)于一定的傳輸模式，通過(guò)將信道分配和路由結(jié)合，用規(guī)劃的方法進(jìn)行求解.通過(guò)對(duì)各個(gè)通信區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)流量的限制獲得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的均衡。根據(jù)連接上的流量需求進(jìn)行信道分配，增大流量瓶頸連接的傳輸能力，從而縮短傳輸時(shí)間,提高吞吐量。
　　將以上提出的算法應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)模擬中，得到較為明顯的性能優(yōu)